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Mtnoot1, Mtnoot2 et l'identité des nodosités symbiotiques

Le mutant homéotique Mtnoot1 noot2 de l'organe symbiotique des légumineuses met en évidence l'origine évolutive de la nodosité.

Les interactions symbiotiques entre les légumineuses et les rhizobia conduisent à la formation d'un organe symbiotique spécifique appelé nodosités. Dans cet organe symbiotique, les bactéries fixent l'azote atmosphérique au profit de la plante. Les légumineuses peuvent ainsi se développer sans l'ajout d'engrais azotés nocifs pour l'environnement et la santé. Les premières étapes de la symbiose sont bien décrites, mais les mécanismes de maintien de l'identité des nodosités restent mal décrits. Chez Medicago truncatula, la perte de fonction du gène MtNODULE ROOT1 (MtNOOT1) déclenche une perte partielle d'identité de la nodosité. Cette dernière se caractérise par le développement de racines à partir des méristèmes vasculaires. Dans ce nouveau travail, nous avons  identifié et caractérisé le gène MtNODULE ROOT2 (MtNOOT2) et son rôle dans l'identité des nodules. MtNOOT2 est un paralogue de MtNOOT1 et est principalement exprimé dans le méristème apical nodulaire. Les mutants Mtnoot2 ne présentent aucun phénotype symbiotique; cependant, chez le double mutant Mtnoot1-Mtnoot2, l'identité de la nodosité est complètement perdue et s'accompagne de changements radicaux dans l'expression des gènes marqueurs symbiotiques, de défense et des méristèmes apicaux racinaires. L'homéose est caractérisée par une réversion complète de l'identité de la nodosité en racine, confirme que le système vasculaire de la nodosité est ontologiquement lié à la racine et souligne l'origine évolutive de l'organe symbiotique. De plus, le double mutant Mtnoot1-noot2 ne développe que des structures racinaires non fixatrices incapables d'héberger les rhizobia symbiotiques, soulignant ainsi le rôle crucial de l'identité d'organe pour l'infection symbiotique.  

Magne et al.(2018) MtNODULE ROOT1 and MtNODULE ROOT2 are essential for Medicago truncatula indeterminate nodule identity. Plant Physiology, 178(1):295-316.

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